(57)【要約】【課題】各溶接点毎に最適電流制御が可能で、スパークや電流リークの発生を防いで高い溶接品質を確保することができるとともに、高速化を実現して溶接時間の短縮を図ることができるマルチスポット溶接装置を提供すること。【解決手段】複数の上部電極１とこれと同数の下部電極２で金属板（被溶接物）Ｗ１，Ｗ２を挟持加圧しつつ電源３から両電極１，２間に溶接電流を流すことによって金属板Ｗ１，Ｗ２を多点溶接するマルチスポット溶接装置において、複数の前記上部電極１及び前記下部電極２を各々独立に構成するとともに、各上部電極１と下部電極２を前記電源３に各々独立に接続し、相対向する一対の上部電極１と下部電極２との導通を同時にＯＮ／ＯＦＦして金属板Ｗ１，Ｗ２の各溶接点への電流の供給を切り替える切替スイッチ装置（電流切替手段）４を設け、金属板Ｗ１，Ｗ２の複数の溶接点に溶接電流を順番に流す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の上部電極とこれと同数の下部電極で被溶接物を挟持加圧しつつ電源から両電極間に溶接電流を流すことによって被溶接物を多点溶接するマルチスポット溶接装置において、
複数の前記上部電極及び前記下部電極を各々独立に構成するとともに、各上部電極と下部電極を前記電源に各々独立に接続し、相対向する一対の上部電極と下部電極との導通を同時にＯＮ／ＯＦＦして被溶接物の各溶接点への電流の供給を切り替える電流切替手段を設け、被溶接物の複数の溶接点に溶接電流を順番に流すことを特徴とするマルチスポット溶接装置。
【請求項２】
複数の前記上部電極と複数の前記下部電極を１つとするブロックを複数設け、各ブロック毎に被溶接物を挟持加圧することにより、複数の被溶接物を順番に溶接することを特徴とする請求項１記載のマルチスポット溶接装置
【請求項３】
前記電流切替手段を、前記上部電極と前記下部電極の数と同数組の切替接点と、各切替接点を順番に接離させるカム機構とで構成したことを特徴とする請求項１記載のマルチスポット溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被溶接物を多点溶接するマルチスポット溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
抵抗溶接の代表的なものとしてスポット溶接（点溶接）が知られているが、このスポット溶接は、上部電極と下部電極で被溶接物を挟持加圧した状態で両電極間に溶接電流を流すことによって被溶接物をスポット的に溶接する溶接方式である。
【０００３】
ところで、多点溶接を行うためのマルチスポット溶接装置が実用化されているが、従来の装置は、各溶接点の複数の上部電極に同時に通電する方式を採っていたため、各溶接点に流れる電流の値に差が生じて各溶接点を均質に溶接できないばかりか、一度に大電流を流す必要があるため、大容量の溶接トランスを要し、装置が大型化するという問題があった。
【０００４】
そこで、複数の溶接点を一度に溶接するのではなく、１点ずつ順番に溶接していく方式を採用したマルチスポット溶接装置が例えば特許文献１，２において提案されている。
【０００５】
特許文献１に記載された発明では、全ての上部電極と下部電極で被溶接物を挟持加圧した状態で連続通電し、給電部（ディストリビュータ）のローラ接点の回転によって溶接点への通電を順次切り替えていく方式が採用されている。
【０００６】
又、特許文献２に記載された発明では、各上部電極毎に設けたスイッチング素子を制御手段により所定の時間間隔で順番にＯＮし、このＯＮ期間中にＯＮ状態のスイッチング素子が接続された上部電極に対応する被溶接物の溶接箇所を１電極毎に溶接する方式が採用されている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−０２８０８６号公報
【特許文献２】特開２０００−３５１０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１に記載された発明では、連続通電方式を採用するために各溶接点に対する最適電流制御ができない他、ローラ接点の回転によって溶接点への通電を切り替えるため、ローラ接点の回転速度が遅いときには該ローラ接点が電極を跨ぐ際に分流による無効電流が生じ、逆に回転速度が速いときには接点部よりスパークが発生するという問題がある。
【０００９】
又、特許文献１，２に記載された発明では、下部電極が共通であって、これらが個別に電源に接続されていないため、隣の下部電極に電流がリークして溶接条件が安定せず、溶接効率も悪いという問題があった。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、各溶接点毎に最適電流制御が可能で、スパークや電流リークの発生を防いで高い溶接品質を確保することができるとともに、高速化を実現して溶接時間の短縮を図ることができるマルチスポット溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、複数の上部電極とこれと同数の下部電極で被溶接物を挟持加圧しつつ電源から両電極間に溶接電流を流すことによって被溶接物を多点溶接するマルチスポット溶接装置において、複数の前記上部電極及び前記下部電極を各々独立に構成するとともに、各上部電極と下部電極を前記電源に各々独立に接続し、相対向する一対の上部電極と下部電極との導通を同時にＯＮ／ＯＦＦして被溶接物の各溶接点への電流の供給を切り替える電流切替手段を設け、被溶接物の複数の溶接点に溶接電流を順番に流すことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、複数の前記上部電極と複数の前記下部電極を１つとするブロックを複数設け、各ブロック毎に被溶接物を挟持加圧することにより、複数の被溶接物を順番に溶接することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電流切替手段を、前記上部電極と前記下部電極の数と同数組の切替接点と、各切替接点を順番に接離させるカム機構とで構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の上部電極及び下部電極を各々独立に構成するとともに、各上部電極と下部電極を電源に各々独立に接続し、電流切替手段によって、各溶接点に対応する一対の上部電極と下部電極との導通を同時にＯＮ／ＯＦＦして被溶接物の各溶接点への電流の供給を切り替え、複数の溶接点に溶接電流を順番に流すことによって各溶接点を順次スポット溶接するようにしたため、隣の下部電極に電流がリークしたり、スパークが発生することがなくなって溶接条件が安定し、更に溶接電流として大電流を流すことができるために高速化が可能となり、高い溶接効率を確保することができるとともに、溶接時間の短縮化を図ることができる。
【００１５】
又、通電制御方式として、連続制御方式に代えて断続制御方式を採用したため、溶接点毎に適した最適電流制御が可能となり、高い溶接品質を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明に係るマルチスポット溶接装置の基本構成を示すブロック図であり、図示のマルチスポット溶接装置には、複数（本実施の形態では、６つ）の上部電極（溶接ガン）１と、各上部電極１の下方に対向配置された同数（本実施の形態では、６つ）の下部電極２が設けられている。これらの上部電極１と下部電極２は、それぞれ独立に構成されるとともに、電源３にそれぞれ独立に接続され、相対向する一対の上部電極１と下部電極２の導通が電流切替手段としての切替スイッチ装置４によって同時且つ順番にＯＮ／ＯＦＦされる。
【００１８】
又、電源３と切替スイッチ装置４との間にはタイマー（Ｔ／Ｃ）５とトランス（ＴＲ）６が設けられており、前記タイマー５には制御手段７が接続され、該制御手段７には、前記切替スイッチ装置４の駆動源としてのサーボモータ（Ｍ）８と該サーボモータ８の回転を所定の比率で減速する減速装置（Ｒ／Ｇ）９が接続されている。
【００１９】
ところで、前記切替スイッチ装置４には、前記上部電極１と下部電極２の数と同数組（本実施の形態では６組）の上下の切替接点１０，１１と、各切替接点１０，１１を同時且つ順番に接離させるカム機構１３が設けられている。尚、本実施の形態では、上下に対向配置された一対の上部電極１と下部電極２が６組並設されており、これらに端から順番に「１」〜「６」の番号を付した場合、図１には番号「６」の１組の上部電極１と下部電極２に対応する切替接点１０（１０ａ，１０ｂ），１１（１１ａ，１１ｂ）とカム機構１３のみが図示されている。
【００２０】
ここで、本実施の形態における切替スイッチ装置４の構成の詳細を図２及び図３に基づいて説明する。尚、図２は切替スイッチ装置の側面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００２１】
切替スイッチ装置４には、矩形枠体状のフレーム１４が設けられており、このフレーム１４の上辺を成す天板１５には、左右一対で１組を成す計６組の支柱１６（図３参照）によって固定プレート１７が水平に吊り下げ支持されている。そして、この固定プレート１７の下面には、左右一対で１組を成す計６組の前記切替接点１０（１０ａ，１０ｂ）が電気絶縁材１８（図３参照）を介して取り付けられている。尚、これら６組の各切替接点１０（１０ａ，１０ｂ）には、図１及び図３に示すように、前記トランス（ＴＲ＋，ＴＲ−）６から延びる導線１９（１９ａ，１９ｂ）がそれぞれ接続されている。
【００２２】
又、各組の上記左右の切替接点１０（１０ａ，１０ｂ）の間には垂直なロッド２０がそれぞれ配設されており、計６本のロッド２０は、前記固定プレート１７を貫通して上下動可能に支持されている。即ち、図３に示すように、各ロッド２０はブッシュ２１を介して固定プレート１７に上下動可能に挿通支持されており、その上端部にはカムフォロア２２が回転可能に軸支され、下端には可動プレート２３が取り付けられている。そして、各ロッド２０は、その上端部と固定プレート１７間に縮装されたスプリング２４によって上方へと常時付勢されている。
【００２３】
ところで、各ロッド２０の下端に取り付けられた計６つの可動プレート２３の各々は、図２に示すように、固定プレート１７に上下動可能に挿通する垂直な複数のガイドバー２５に案内されて固定プレート１７に対して上下動可能に支持されており、その各上面には、前記切替接点１０（１０ａ，１０ｂ）の下方に対向配置された左右一対で１組を成す前記切替接点１１（１１ａ，１１ｂ）が電気絶縁材２６（図３参照）を介して取り付けられている。尚、これら６組の各切替接点に１１（１１ａ，１１ｂ）は、図１及び図３に示すように、前記上部電極１と下部電極２から延びる導線２７（２７ａ，２７ｂ）がそれぞれ接続されている。
【００２４】
他方、フレーム１４の天板１５の下面には計６つの軸受２８が長さ方向に適当な間隔で取り付けられており（図２参照）、これらの軸受２８には、前記カム機構１３を構成するカム軸２９が水平且つ回転自在に支持されている。そして、このカム軸２９のフレーム１４外へ延出する一端部には、図２に示すように、前記減速装置９の出力軸９ａがカップリング３０を介して連結されている。尚、図示しないが、減速装置９の入力軸は、前記サーボモータ８（図１参照）の出力軸（モータ軸）に連結されている。
【００２５】
ところで、前記カム軸２９の前記ロッド２０が配置された位置に対応する計６箇所にはカム３１が形成されており、図３に示すように、各カム３１の外周面に形成されるカム面の一部には切欠状の平坦部３１ａが形成されている。ここで、計６つのカム３１のカム面に形成された平坦部３１ａは、その位相が端から順に６０°ずつずれている。
【００２６】
而して、各カム３１のカム面には、スプリング２４によって上方に付勢された前記ロッド２０の上端部がカムフォロア２２を介して当接しており、カムフォロア２２がカム３１のカム面の平坦部３１ａ以外の円周面に当接している状態では、ロッド２０と可動プレート２３は、スプリング２４の付勢力に抗して下方へと押し下げられ、可動プレート２３に取り付けられた切替接点１１（１１ａ，１１ｂ）は、図２に示すように、これに対向する上方の切替接点１０（１０ａ，１０ｂ）から所定距離だけ離間しており、電源３から上部電極１及び下部電極２への通電はなされない（ＯＦＦ状態）。
【００２７】
そして、カム３１が回転してカムフォロア２２が図３に示すようにカム面の平坦部３１ａに当接すると、ロッド２０及び可動プレート２３がスプリング２４の付勢力によって押し上げられ、可動プレート２３に取り付けられた切替接点１１（１１ａ，１１ｂ）が上方の切替接点１０（１０ａ，１０ｂ）に当接して通電が可能となり、電源３から上部電極１及び下部電極２への通電が可能となる（ＯＮ状態）。尚、このときの導通経路は、トランス（ＴＲ＋）６→導線１９ａ→切替接点１０ａ→切替接点１１ａ→上部電極１→金属板Ｗ１→金属板Ｗ２→下部電極２→導線２７ｂ→切替接点１１ｂ→切替接点１０ｂ→導線１９ｂ→トランス（ＴＲ−）６となる。
【００２８】
次に、以上の構成を有するマルチスポット溶接装置による被溶接物の多点溶接を図４及び図５を参照しながら説明する。尚、図４及び図５は通電制御を示すタイミングチャートである。
【００２９】
図１に示すように、被溶接物として２枚の金属板（ワーク）Ｗ１，Ｗ２を多点溶接（本実施の形態では、６点溶接）する場合には、これら２枚の金属板Ｗ１，Ｗ２を上下に重ね合わせてこれらを各６つの上部電極１と下部電極２によって挟持し、不図示の加圧機構によって２枚の金属板Ｗ１，Ｗ２を上部電極１と下部電極２によって加圧する。
【００３０】
図５に示すように、前記制御手段７からの指令に基づいてタイマー５によって起動信号がＯＮされると、不図示の加圧機構によって上部電極１と下部電極２が被溶接物である金属板Ｗ１，Ｗ２を挟持加圧する。尚、起動信号は、金属板Ｗ１，Ｗ２に対して６点のスポット溶接が完了するまでＯＮされる（図４参照）。
【００３１】
そして、起動信号がＯＮされてから通電可能となるまでの時間（スクイズ）Δｔ１が経過すると、制御手段７は、サーボモータ８を起動させると同時に、通電指令として１打点指令ＯＮ信号をタイマー５に対して出力する。すると、タイマー５は、所定時間Δｔ２（本実施の形態では、２／５０（＝０．０４）ｓｅｃ）後にトランス６に対して第１点目の溶接点に対して溶接電流を流すための指令として１打点溶接ＯＮ信号を出力する。
【００３２】
このとき、図２及び図３に示す切替スイッチ装置４においては、第１点目の溶接点に対応するカム（図２の最右端のカム）３１のカム面が図３に示す位置にあり、そのカム面の平坦部３１ａが下方に位置し、該平坦面３１ａにカムフォロア２２が当接する。すると、スプリング２４によって常時上方に付勢されたロッド２０が可動プレート２３と共に上動し、可動プレート２３に取り付けられた左右一対の切替接点（第１点目の溶接点に対応する切替接点）１１（１１ａ，１１ｂ）がこれらに対向する上方の切替接点１０（１０ａ，１０ｂ）にそれぞれ当接するため、第１点目の溶接点に対応する上部電極１と下部電極２が電源３に接続され、電源３からのタイマー５及びトランス６を経て第１点目の上部電極１と下部電極２間に所定の値の溶接電流が流れ、これによって２枚の金属板Ｗ１，Ｗ２は第１点目の溶接点がスポット溶接される（図４参照）。尚、通電は図５に示す所定時間Δｔ３（本実施の形態では、８／５０（＝０．１６）ｓｅｃ）だけなされる。
【００３３】
ところで、サーボモータ８の回転は減速機９によって所定の比率で減速されて切替スイッチ装置４のカム軸２９に伝達され、該カム軸２９が所定の速度で回転駆動される。ここで、前述のように６つのカム３１のカム面に形成された平坦部３１ａは、その位相が端から順に６０°ずつずれているため、カム軸２９の回転によって次の第２点目の溶接点に対応するカム（図２の右から２番目のカム）３１のカム面の平坦部３１ａが図３に示すように下方に位置すると、該平坦部３１ａにカムフォロア２２を介して当接する２番目（図２の右から２番目）のロッド２０が可動プレート２３と共に上動し、可動プレート２３に取り付けられた左右一対の切替接点（第２点目の溶接点に対応する切替接点）１１（１１ａ，１１ｂ）がこれらに対向する上方の切替接点１０（１０ａ，１０ｂ）にそれぞれ当接するため、第２点目の溶接点に対応する上部電極１と下部電極２が電源３に接続されて通電可能状態となる。これと同時に、切替スイッチ装置４の第１点目の溶接点に対応するロッド（図２の最右端のロッド）２０はカム３１のカム面によって可動プレート２３と共に押し下げられるため、可動プレート２３に取り付けられた左右一対の切替接点１１（１１ａ，１１ｂ）がこれらに対向する上方の切替接点１０（１０ａ，１０ｂ）から離間し、電源３から第１点目の溶接点に対応する上部電極１及び下部電極２への通電が不可能な状態（ＯＦＦ状態）となる。
【００３４】
而して、上述のように第２点目の溶接点に対応する上部電極１と下部電極２が電源３に接続されると、図４に示すように、制御手段７は、通電指令として２打点指令ＯＮ信号をタイマー５に対して出力する。すると、タイマー５は、トランス６に対して第２点目の溶接点に対して溶接電流を流すための指令として２打点溶接ＯＮ信号を出力するため、電源３からタイマー５及びトランス６を経て第２点目の上部電極１と下部電極２間に所定の値の溶接電流が流れ、これによって２枚の金属板Ｗ１，Ｗ２は第２点目の溶接点がスポット溶接される（図４参照）。
【００３５】
以下、同様にして切替スイッチ装置４によって計６組の上部電極１と下部電極２との導通が切り替えられて端から順番にＯＮ／ＯＦＦされ、図４に示すように、２枚の金属板Ｗ１，Ｗ２の第１〜第６の溶接点に対するスポット溶接がこの順に順次連続的になされる。
【００３６】
ところで、複数（本実施形態においては、６つ）の上部電極１とこれと同数の下部電極２を１つのブロックとし、これらのブロックを複数（図１に示す例では、番号「１」〜「６」が付された上部電極１と下部電極２で構成されるブロックと、番号「７」〜「１２」が付された上部電極１と下部電極２で構成されるブロックの２つ）設け、各ブロック毎に被溶接物である金属板Ｗ１とＷ２、Ｗ３とＷ４を順次挟持加圧することにより、１つの電源３と１つの切替スイッチ装置４によって複数組の金属板Ｗ１とＷ２、Ｗ３とＷ４を順番に溶接することができる。
【００３７】
ここで、本実施の形態における溶接条件は以下の通りである。
【００３８】
・サーボモータ回転速度：１，２００ｒｐｍ
・初期加圧時間：１０ｃｙｃ（１０／５０ｓｅｃ）
・通電時間：５５ｃｙｃ（５５／５０ｓｅｃ）
・停止時間：１０ｃｙｃ（１０／５０ｓｅｃ）
・電流値：１０，０００Ａ
・溶接速度：６打点／２秒（タクト）、１打点／０．３３秒
以上のように、本実施の形態においては、複数の上部電極１及び下部電極２を各々独立に構成するとともに、各上部電極１と下部電極２を電源３に各々独立に接続し、切替スイッチ装置４によって、各溶接点に対応する一対の上部電極１と下部電極２との導通を同時にＯＮ／ＯＦＦして被溶接物である金属板Ｗ１，Ｗ２の各溶接点への電流の供給を切り替え、複数の溶接点に溶接電流を端から順番に流すことによって各溶接点を順次スポット溶接するようにしたため、隣の下部電極２に電流がリークしたり、スパークが発生することがなくなって溶接条件が安定し、更に溶接電流として大電流を流すことができるために高速化が可能となり、高い溶接効率を確保することができるとともに、溶接時間の短縮化を図ることができる。
【００３９】
又、通電制御方式として、連続制御方式に代えて断続制御方式（パルス値による制御方式）を採用したため、溶接点毎に適した最適電流制御が可能となり、高い溶接品質を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、複数の溶接点に対して１点ずつ順番に溶接していく方式のマルチスポット溶接装置に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るマルチスポット溶接装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るマルチスポット溶接装置の切替スイッチ装置の側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明に係るマルチスポット溶接装置における通電制御を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明に係るマルチスポット溶接装置における通電制御を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１          上部電極
２          下部電極
３          電源
４          切替スイッチ装置（電流切替手段）
５          タイマー（Ｔ／Ｃ）
６          トランス（ＴＲ）
７          制御手段
８          サーボモータ（Ｍ）
９          減速装置（Ｒ／Ｇ）
１０，１１  切替接点
１３        カム機構
１７        固定プレート
２０        ロッド
２２        カムフォロア
２３        可動プレート
２４        スプリング
２９        カム軸
３１        カム
Ｗ１〜Ｗ４  金属板（被溶接物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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